基于信號接口的自動測試系統軟件的設計與實現

//給定信號的角色、類型和參數，并產生信號

IVI信號組件控制一臺或多臺儀器產生客戶需要的信號，完成客戶的測試需求。它對儀器的控制是通過VISA、IVI驅動器、SCPI命令等實現的。程序執行過程中，IVI信號組件需要的服務由IVI共用組件（如IVI Factory、IVI Configuration Store、IVI Event Server）提供。

測試資源信息是一個數據模塊，用來存儲IVI信號組件的測試/激勵能力和配置信息，為用戶選擇儀器、設計測試方案提供參考；同時提供程序訪問功能，實現測試資源的自動分配和信號路徑的切換。它提供的IVI信號組件信息包括：

（1）組件支持的信號種類；

（2）每類信號需要的參數；

（3）每類信號的量程、精確定指標；

（4）IVI信號組件接口和儀器接口的連接關系等。

2.2 IVI-Signal Interface的信號類型標準

為了提高IVI信號組件的重用性和可移植性，組件開發者和使用者都迫切要求使用標準的接口信號信息，如信號類型、參數、物理意義等，因此信號類型的標準化問題亟待解決。IVI基金會沒有嚴格定義接口信號類型標準，這需要由面向儀器控制的用戶或其它組織來完成。在ATLAS測試語言標準中，用SMML定義了信號類型，筆者認為可以沿用這一定義。

2.3 儀器互換問題

更換儀器后，驅動器不再是困擾系統更新的難題，因為測試資源信息明確地描述了IVI信號組件的功能，標準的接口語義聲明也明確地描述了組件的接口實現。設計人員可根據這些描述進行新儀器的IVI信號組件開發，實現同樣的功能。

IVI信號組件提供了訪問綜合性儀器（Synthetic Instrument,即具備兩類或多類儀器功能的儀器或儀器集合）的功能。在滿足測試需求前提下，一個信號組件可以包含硬件儀器的部分或全部功能。這一切為儀器互換提供了廣闊的空間，不但可以實現同類儀器、異類儀器的互換，還可以實現綜合性儀器的互換。

3 基于信號接口的通用ATS軟件設計

由以上分析可知，ATLAS 2K和IVI-Signal Interface有很多相似和互補的功能。比如，在一個測試系統中，ATLAS 2K面向UUT，實現代碼移植和重用，而IVI-Signal Interface面向測試資源，實現了儀器互換；IVI-Signal Interface模型給ATLAS 2K代碼提供了執行機制，而其也可沿用ATLAS 2K用SMML語言對信號類型定義的方法；二者均基于COM技術，提供了標準信號接口等。因此，通過信號接口集成二者，可實現通用ATS軟件設計。

3.1 系統結構設計

基于信號接口的通用ATS軟件結構框架如圖4所示。

儀器信息模塊是一個文件，它記錄系統中所有儀器的測試功能信息，由IVI-Signal Interface模型提供。矩陣開關信息模塊和適與器信息模塊與儀器信息模塊類似，前者記錄了矩陣開關模塊的連接信息；后者記錄了適配器在UUT和矩陣開關之間的轉換信息。

ATLAS 2K TPS根據自己對UUT的測試需求的描述，從Run-Time System請求相應的信號對象。若ATS的測試能力允許，Run-Time System開始查詢從UUT到儀器端口的連接信息，并對其進行驗證。這一切完成后，Run-Time System開始例化IVI-Signal Interface信號組件和ATLAS 2K信號組件，執行測試操作。

IVI-Sinal Interface組件和矩陣開關驅動器通過VISA、IVI-C、SCPI命令等控制底層儀器，在TPS執行期間，Run-Time System應自動完成測試資源的分配和信號路徑的切換。

綜上，基于信號接口的ATS軟件設計可描述為：通過ATLAS 2K語言，將UUT的測試需求標定為對激勵/測量信號的需求，這個虛擬資源需求通過設備驅動器接口內部服務機制的解釋和定位轉換成真資源，再驅動儀器完成測試任務。

3.2 系統實現

圖5給出了基于信號接口開發ATS軟件的全過程。

ATLAS 2K TPS和IVI-Signal Interface組件由COTS產品開發，如VB、VC++等。IVI-Signal Interface組件由系統方案設計者給出，由系統集成者使用。

使用Windows寫字板記錄測試資源信息，如設備信號、適配器信息等，并隨同IVI信號組件一同發布。

IVI-Signal Interace標準和ATLAS 2K模型在功能上是互補的，二者的結合給通用ATS軟件設計提供了解決方案，工程應用前景非常廣闊。另外，二者均基于COM技術，不依賴于特定的開發工具，方便了系統的實現，節省了費用。同時，這一設計思想還可以有效地結合當前正在發展著的VXI、PXI、IVI-COM、VISA-COM等技術，為最終實現儀器互換和軟件移植打下堅實的基礎。當然，由于ATS設計的復雜性，有關細節仍需進一步論證，如資源自動分配的優化問題、信號路徑切換的選擇問題等。